La Vida: Concepto y Composición

La vida es el concepto biológico asociado a la organización celular y la capacidad de los organismos para realizar las tres funciones vitales gracias a su metabolismo interno. Así, todo organismo vivo está formado por una o más células. Estas, a su vez, están compuestas por bioelementos (CHONPS mayoritariamente) y biomoléculas de dos tipos:

• Inorgánicas: Agua y sales minerales.
• Orgánicas: Glúcidos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos.

Estas células pueden organizarse en seres vivos pluricelulares, formando tejidos, órganos y sistemas. En cualquier caso, el organismo al completo debe ser capaz de realizar la reproducción, nutrición y relación, con el fin de mantener un equilibrio interno estable frente a cambios externos.

Condiciones para el Origen de la Vida en la Tierra

Para que la vida se originara en nuestro planeta, fueron necesarias condiciones ambientales y procesos geológicos adecuados que crearan un entorno favorable para la formación de biomoléculas a partir de materia inorgánica, permitiendo su ensamblaje hasta dar lugar a la primera célula. Las condiciones clave incluyen:

1. Ubicación de la Tierra en la zona de habitabilidad del Sistema Solar: Donde la temperatura permitió la existencia de agua líquida y las radiaciones posibilitaron las reacciones químicas.
2. Dinamismo terrestre que favoreciera las reacciones químicas: El vulcanismo liberó gases que enriquecieron la atmósfera, y la tectónica de placas generó nuevos ambientes propicios para la evolución de los organismos.
3. Influencia de la Luna en la estabilidad climática y las mareas: Favoreciendo la mezcla de compuestos químicos en los océanos.

Experimentos Clave sobre el Origen de la Vida

Oparin y Fox

Oparin y Fox simularon las posibles condiciones de la superficie terrestre primitiva, trabajando con biomoléculas y obteniendo estructuras con membrana y metabolismo primitivos.

• Oparin lo demostró formando los coacervados a partir de polímeros.
• Fox lo demostró formando proteinoides a partir de aminoácidos.

Miller

Miller, en sus experimentos, incluyó las condiciones y características de la atmósfera primitiva, logrando la síntesis de biomoléculas a partir de sustancias inorgánicas.

Origen de la Reproducción y la Replicación del ADN

Se cree que el ARN fue la primera molécula capaz de almacenar información genética y autorreplicarse, y que llegó a la Tierra en restos de meteoritos. Esto cuadraría con el mal llamado «dogma central de la biología molecular», puesto que podría haber dado lugar al ADN y a las proteínas. Una vez formados el ADN y las proteínas, habría surgido la replicación.

Origen del Metabolismo

El metabolismo se habría originado en fumarolas hidrotermales alcalinas (chimeneas hidrotermales de las profundidades marinas), de donde emergen elementos y gases que pudieron actuar como catalizadores para reacciones químicas básicas, en zonas protegidas de la radiación atmosférica primitiva. En esta línea fueron las conclusiones extraídas de los trabajos de Oparin y Fox. Estos demostraron que las moléculas orgánicas pueden ensamblarse, en condiciones ambientales concretas, y dar lugar a estructuras (con membranas primitivas) que permiten reacciones metabólicas básicas en su interior.

Pioneros en la Teoría de la Evolución

La comprensión de la evolución ha sido un proceso gradual, con contribuciones de varios científicos:

• Lamarck (siglos XVII-XIX): Fue el primer gran transformista al afirmar que las especies cambian gradualmente, tendiendo hacia la complejidad. Sin embargo, su teoría era errónea al sostener que dichos cambios ocurrían como consecuencia del uso o desuso de los caracteres, y que las modificaciones adquiridas por un organismo durante su vida se transmitían a su descendencia.
• Darwin y Wallace: Años más tarde, de manera independiente, desarrollaron la teoría de la evolución por selección natural, descubriendo que:
  • La variabilidad dentro de una población permite que algunos individuos tengan ventajas.
  • Aquellos mejor adaptados tienen mayor éxito reproductivo.
  • Con el tiempo, este proceso da lugar a la aparición de nuevas especies.

  Darwin y Wallace explicaron el motor del cambio evolutivo que Lamarck no supo explicar, pero dejaron sin contestar la cuestión sobre el origen de la variabilidad y el mecanismo exacto de la herencia. Más tarde, con el redescubrimiento de las leyes de Mendel (1900), se comenzó a dar respuesta a estos interrogantes.

Necesidad de Actualización de Vacunas

Los virus son organismos muy simples que se reproducen infinidad de veces en muy poco tiempo. Eso permite que se acumulen y seleccionen mutaciones con mucha rapidez y facilidad, por lo que es frecuente que aparezcan cepas resistentes a las vacunas. El neodarwinismo lo explicaría diciendo que cualquier mutación beneficiosa prevalece por selección natural. Así, los virus capaces de resistir los mecanismos de defensa de las vacunas (nuevas cepas) sobreviven y comenzarán a dejar descendencia resistente. Para tratar esas nuevas cepas, debemos actualizar nuestros tratamientos.

El Proceso de Especiación: Aparición de Nuevas Especies

La aparición de una nueva especie ocurre a través del proceso de especiación, el cual se fundamenta en que, si cierto grupo de individuos se separa reproductivamente del resto de su especie, con el tiempo, las diferencias entre ambos grupos harán imposible que estos se reproduzcan entre sí, teniendo descendencia fértil. En esos casos, serán dos especies distintas. Esto es posible solo si los organismos presentan variabilidad genética y si se crean barreras de aislamiento entre los grupos. Estas barreras pueden ser sexuales, etológicas, cromosómicas y/o biogeográficas, y permiten la diferenciación genética, anatómica y fisiológica de ambos grupos.

La Teoría Evo-Devo

La teoría Evo-Devo (Evolución del Desarrollo) es una teoría de la evolución que surge a partir del siglo XX, por lo que asume la importancia de la genética en el proceso evolutivo. Esta teoría asegura que el motor del cambio son las mutaciones en genes reguladores del desarrollo, y se posiciona a mitad de camino entre el gradualismo y el puntualismo, ya que dichos cambios pueden ser pequeños y lentos, o grandes y rápidos. Se basa en las pruebas embriológicas, que muestran que la modificación genética de algunos genes en etapas tempranas del desarrollo provoca grandes cambios en el organismo adulto.

Neodarwinismo vs. Saltacionismo: Similitudes y Diferencias

Ambas son teorías desarrolladas a partir del siglo XX, por lo que aceptan que los aspectos genéticos en el proceso evolutivo son de gran importancia. Son conscientes de que las mutaciones, la deriva genética, la recombinación y los procesos migratorios influyen en la especiación.

Diferencias:

• Neodarwinismo: Habla de la evolución como un proceso gradual de cambio, continuo y lento, basado en la microevolución. Cree que el motor principal del cambio es la selección natural.
• Saltacionismo: Habla de que los principales cambios evolutivos se producen en momentos concretos (puntualismo), de manera rápida y suponiendo grandes cambios (macroevolución). Se acerca a la idea del Evo-Devo, creyendo que el motor del cambio puede ser un cambio en genes reguladores del desarrollo, o un cambio drástico en las condiciones ambientales que pudiera permitir el desarrollo de nuevas especies (ej. momentos tras extinciones masivas).

Principales Motores del Cambio Evolutivo

• La Selección Natural: El proceso por el cual sobrevive la especie más adaptada al medio es el principal motor del cambio para muchos científicos. Esto implica que la especie se adapte a los cambios climáticos, pero también al resto de especies con las que comparte ecosistema. Para algunos, la competencia constante es el verdadero motor del cambio.
• La Genética:
  • Las mutaciones: Modifican la genética de un organismo, pudiendo aportar características nuevas (beneficiosas o perjudiciales) que influyan en los procesos evolutivos.
  • La recombinación en la reproducción sexual: Aporta variabilidad a la población, puesto que los descendientes nunca serán genéticamente iguales que sus progenitores.
  • La deriva genética: Habla de la selección azarosa de genes, relacionada con pequeñas poblaciones en las que se pueden seleccionar caracteres poco comunes.
• Las Interacciones entre Especies: Además de aquellas ya comentadas en la selección natural, hay corrientes de pensamiento que creen que las relaciones de colaboración y de simbiosis han podido ser las responsables de los procesos evolutivos. Ej. coevolución.

Características del Género Homo

El género Homo se distingue por las siguientes características:

• Estructura ósea y dentición similar.
• Pulgar oponible.
• Músculos y órganos internos con la misma disposición y función.
• Ausencia de cola.
• Bipedismo, con pie adaptado a la marcha.
• Mayor capacidad craneal que sus antecesores.
• Reducción progresiva del tamaño de los caninos y de la cantidad de vello.
• La mayoría usan herramientas. A partir del Homo erectus controlan el fuego.

Especies Clave del Género Homo:

• Homo habilis (2.5 – 1.4 Ma)
• Homo ergaster (1.9 – 1.4 Ma)
• Homo erectus (1.9 millones – 110.000 años)
• Homo antecessor (900.000 – 800.000 años)
• Homo heidelbergensis (600.000 – 200.000 años)
• Homo neanderthalensis (400.000 – 40.000 años)
• Homo sapiens (300.000 años – presente)

Australopithecus aethiopicus (2.6 Ma) es un homínido ancestral relevante en el estudio de la evolución humana.

Experimentos de Francesco Redi y Louis Pasteur

Estos experimentos fueron cruciales para refutar la teoría de la generación espontánea:

• Francesco Redi (siglo XVII): Colocó trozos de carne en frascos, dejando algunos sin tapar y cubriendo otros con gasa para impedir el acceso de insectos. Observó que solo en los frascos destapados aparecían larvas, demostrando que procedían de huevos de moscas.
• Louis Pasteur (mediados del siglo XIX): Hirvió caldos nutritivos en matraces de cuello de cisne, permitiendo la entrada de aire, pero reteniendo partículas en las curvas del tubo. Al mantener el cuello del matraz intacto, el caldo permanecía estéril.

Ambos experimentos invalidaron la teoría de la generación espontánea y reforzaron la teoría de la biogénesis.

Fósiles y Estratigrafía: Ventanas al Pasado

Los fósiles proporcionan información invaluable sobre la historia de la vida en la Tierra:

• Sobre la anatomía de los seres vivos del pasado y los cambios evolutivos que estos han sufrido a lo largo del tiempo.
• Sobre la climatología antigua y la etología de las distintas formas de vida.
• Sobre las extinciones y los eventos catastróficos.

Todo ello no sería posible sin la estratigrafía, que obtiene toda esa información al estudiar la disposición de las capas de roca donde se encuentran los fósiles. Así, las capas más profundas contienen fósiles más antiguos, mientras que las superficiales son más recientes; esto permite que se establezcan sucesiones faunísticas. Por otro lado, los sedimentos de los suelos nos sugieren las condiciones climáticas y geológicas del momento en el que se depositaron.

Camélidos en África y Sudamérica: Un Caso de Evolución Divergente

Es posible encontrar camélidos en África y Sudamérica porque hace unos 200 millones de años sus antepasados vivían en un único continente (Pangea) que comenzó a separarse para dar lugar a los continentes actuales. Esa barrera geográfica hizo que se aislaran dos poblaciones y que sus descendientes fueran adaptándose a las condiciones climáticas de uno u otro sitio, siguiendo así un proceso de evolución divergente. En América del Sur, por selección natural, sobrevivieron los organismos mejor adaptados al frío y a la geología de la zona (Los Andes/gran altitud) y fueron cambiando hasta llegar a las especies mencionadas. Y en África y Asia ocurrió lo mismo, pero por adaptación al calor y a zonas de terrenos blandos y lisos.

Pruebas de Laboratorio de la Evolución

Las evidencias moleculares, tanto de proteínas como de ácidos nucleicos, son pruebas contundentes de la evolución:

• Se comparan inmunoglobulinas en distintas especies.
• Se analizan similitudes y diferencias en sus ácidos nucleicos (ADN).

En resumen, cuanto más cercanas son las especies, más parecidas son las secuencias de aminoácidos o nucleótidos.

Conceptos Clave en Evolución

• Órganos homólogos: Aquellos presentes en dos especies emparentadas que tienen el mismo origen evolutivo, pero pueden haberse adaptado para realizar funciones diferentes. Ej. ala de murciélago y nuestros brazos.
• Órganos vestigiales: Aquellos órganos atrofiados que han perdido su función (o casi) en una especie concreta, pero no en otras especies emparentadas. Tienen el mismo origen evolutivo que el órgano funcional de sus parientes.
• Sucesión faunística: Las diferentes especies que siguen una misma línea evolutiva. Describe el orden en el que las especies fueron apareciendo, interactuando y reemplazándose por otras a lo largo de la historia.

La Explicación de Darwin sobre el Proceso de Especiación

Darwin explicó la especiación como cambios graduales a lo largo del tiempo, impulsados por la selección natural. Según su teoría, variaciones heredables con ventajas para la supervivencia y la reproducción se transmiten, mientras que las desventajas se pierden. Así, poblaciones de una misma especie pueden divergir al quedar aisladas geográficamente o enfrentarse a ambientes distintos, acumulando diferencias hasta convertirse en especies separadas. Para sostener esta idea, recurrió a pruebas biogeográficas, anatómicas y etológicas, al estudiar pinzones de diferentes islas que mostraban adaptaciones específicas según su dieta. Además, se basó en la anatomía comparada (órganos homólogos) y el registro fósil, que reflejaban transformaciones graduales a lo largo del tiempo. Con todo ello, Darwin estableció los cimientos de su Teoría de la Evolución.

Teorías que Apoyan la Macroevolución

1. Saltacionismo o Equilibrio Puntuado (Stephen Jay Gould): Propone que la evolución ocurre en periodos breves y rápidos.
   • El motor principal del cambio es la macromutación.
   • El registro fósil muestra momentos sin cambios (estasis) y otros de rápida especiación.
   • Las grandes extinciones dejan nichos vacíos que pueden ser ocupados por nuevas especies.
2. Simbiogénesis (Lynn Margulis): El cambio evolutivo se debe a la cooperación entre especies, como la simbiosis y la coevolución.
3. Evo-Devo (Teoría «a mitad de camino»): El motor del cambio son las mutaciones en genes reguladores del desarrollo. Combina ideas del saltacionismo con cambios graduales.

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